[发明专利]大功率永磁直驱货运机车牵引变流器

权利要求书

1.一种大功率永磁直驱货运机车牵引变流器，其特征在于：包括两组独立的牵引主回路，每组牵引主回路包含一个预充电回路、一个四象限功率模块、一个四象限斩波功率模块、一个独立的中间直流电路、一个牵引逆变功率模块及一个三极隔离接触器；两组牵引主回路的电气原理和结构完全相同，所述四象限功率模块、四象限斩波模块及牵引逆变功率模块中均采用3300V/1500A规格的IGBT；

所述预充电回路为：预充电接触器AK1与预充电电阻CHR串联后与主接触器K1并联；

所述四象限功率模块中TPX21和TNX21构成一路半桥，TPX22和TNX22构成另一路并联半桥；四象限斩波功率模块中TPY21和TNY21构成一路半桥，TPY22和TNY22构成另一路并联半桥，OVT3和OVT4构成一路并联半桥；所述四象限功率模块的两路半桥与四象限斩波功率模块中的两路半桥电路构成四象限整流器，其中四象限功率模块中的两路并联半桥电路通过铜排与预充电回路中的主接触器的一端连接，其中四象限斩波功率模块中的两路并联半桥电路与输入电流传感器CN2连接，所述电流传感器CN2的另一端连接到变压器次边绕组，且与预充电回路连接的变压器次边绕组为同一绕组的两端；所述四象限整流器将变压器次边的交流电整流为中间直流电路的直流电，且通过软件控制使交流侧电流、电压为同相位；所述中间直流电路的直流电压满足指标1800V±5%的要求；

所述中间直流电路包括储能电路、测量及保护电路；所述储能电路由支撑电容器FC5、FC6和FC2构成，用于稳定中间回路电压，并对四象限整流器和牵引逆变功率模块产生的高次谐波进行滤波；所述测量及保护电路由接地测量电路、中间电压传感器和电压检测板组成，所述接地测量电路：电阻GRe3、吸收电容GC1、电压传感器PT2并联后与电阻GRe1、电阻GRe2串联接地，电压传感器PT2用于检测接地电压；所述中间电压传感器用于检测中间回路的电压，所述电压检测板为串联的电阻HR2和信号灯HD2；所述中间直流电路中还包括二次滤波电路，所述二次滤波电路由二次滤波电容C2-2F和C4-2F和牵引电压器中的二次滤波电感L2-2F组成，其中二次滤波电容和支撑电容器的重复峰值过电压根据电机的反电势电压确定，峰值耐压值大于3200V；

所述牵引逆变功率模块为三相牵引逆变器INV2，将中间直流电压通过调制、变换为电压和频率可变的三相交流电源，所述牵引逆变功率模块与永磁同步电机之间设置有三极隔离接触器；所述三极隔离接触器安装于牵引变流器下方，并通过铜排和线缆连接三相牵引逆变器INV2和永磁同步电机。

2.根据权利要求1所述的一种大功率永磁直驱货运机车牵引变流器，其特征在于：所述四象限功率模块的驱动电路采用两级钳位，第一级钳位为动态钳位，钳位值为2400V，用于吸收IGBT关断过程中的电压尖峰，第二级钳位为静态钳位，钳位值为4000V。

3.根据权利要求1所述的一种大功率永磁直驱货运机车牵引变流器，其特征在于：所述支撑电容及二次滤波电容，电容介质为自愈聚丙烯膜且填充物为树脂。

4.根据权利要求1所述的一种大功率永磁直驱货运机车牵引变流器，其特征在于：所述主接触器K1的额定工作电压为1500V，额定工作电流为1850A，所述预充电接触器AK1的额定工作电压为2000V，额定工作电流为250A，所述预充电电阻CHR阻值为10Ω，所述支撑电容FC5、FC6和FC2的容值均为3mF，额定电压为2400V，重复峰值过电压为3200V；所述二次滤波电容C2-2F和C4-2F的额定容量均为2.5mF，额定电压为2500Vdc，重复峰值过电压为3300V；所述接地电阻为3×33kΩ；所述吸收电容GC1额定容量为0.1μF，直流额定电压为3300V，交流额定电压为2800V。

5.根据权利要求1所述的一种大功率永磁直驱货运机车牵引变流器，其特征在于：所述牵引变流器整体参数，额定输入电压为AC950V，额定输入电流为1580A，最大输入电流为1796A，中间电压为DC1800V，标称输出电压为1391V/3p，额定输出电流为599A，最大输出电流为896A，反电势为3200V，IGBT参数为3300V/1500A。